烘焙是一种具有应用潜力的热化学预处理方法,可用来提升生物质的能量密度。含氧烘焙能够加速生物质有机组分的降解进而形成复杂的孔隙结构,对染料废水和铅、镉,汞等重金属离子有很强的吸附能力。本文对玉米秸秆颗粒烘焙所得固体产物进行了详细的检测,通过工业分析、元素分析、氮吸附脱附实验、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)测定实验和亚甲基蓝吸附实验对比分析了反应温度、反应气氛和原料含水率对烘焙产物物化特性的影响,通过烘焙炭对亚甲基蓝溶液吸附性能测试及相应吸附动力学参数计算,为优化秸秆炭吸附性能,提供可靠实验数据和基础理论指导。首先,对实验原料玉米秸秆制样并进行相关物化特性测试。利用热重实验及相关标定方法获得玉米秸秆样品的着火点,采用在工业分析仪、元素分析仪及氧弹热量仪测定玉米秸秆烘焙前后样品的组成成分。进而对比分析了不同操作条件(温度、气氛和样品含水率)对烘焙产物组分、质量产率、能量产率和热值的影响。研究表明氮气气氛下,提高烘焙温度使玉米秸秆烘焙炭中H/C和O/C比率下降,质量产率、能量产率相应减少,但热值明显增大。空气气氛下质量产率、能量产率和热值均减小。其次,对烘焙炭微观几何形态及官能团分布进行了表征。采用氮吸附脱附测试、扫描电镜(SEM)成像和傅里叶红外光谱(FTIR)分析等表征方法从微观角度对烘焙炭的孔径分布及官能团演化过程进行了详细研究。根据所得实验数据探讨了烘焙过程中的温度、气氛和含水率对固体产物的比表面积、孔容积、孔径分布影响,并采用分形维数方法进行了一致性分析。分析结果表明氮气气氛下烘焙产物的孔隙率较低,比表面积和孔容积较小。由于空气气氛条件下氧气的存在加速了有机组分的分解,促进了烘焙产物孔隙结构的发育,与氮气气氛下所得烘焙炭相比,同温所制备烘焙炭比表面积和孔容积显著增加;玉米秸秆内的含水率高在一定程度上促进孔隙的发展,比表面积增加,小孔径孔隙增加。除此之外,由红外光谱可知空气气氛下烘焙的产物含有丰富的含氧官能团,如羧基、羟基,内酯基等。最后,开展了烘焙炭亚甲基蓝吸附性能测试及吸附动力学分析。考察了烘焙温度、原样含水率和烘焙气氛对产物吸附亚甲基蓝性能的影响。实验结果表明随着孔容及比表面积的增加的吸附量显著增加;提高烘焙温度亦能提高吸附能力,含水原样能够促进产物对亚甲基蓝的吸附。因此,以空气烘焙产物作为研究对象,探究了亚甲基蓝吸附过程及其吸附动力学。研究表明烘焙固体产物的亚甲基蓝吸附过程动力学更符合准二级动力学方程,吸附过程的活化能值为7.65、18.21和7.21 KJ/mol。吸附过程中既存在物理吸附,又有化学吸附,且以物理吸附为主导。由吉布斯自由能可知吸附过程可自发的进行。